Когато НАСА инженер обявява нов и революционен двигател, който може да ни отведе до звездите, лесно е да се вълнуваме. Но демоните са в детайлите и когато погледнете действителната статия, нещата изглеждат много по-малко обещаващи.
Като начало статията е очертание на идея, а не от рецензирана работа. Както авторът Дейвид Бърнс посочва на последната страница, основната концепция е недоказана, не е била прегледана от експерти и може да има математически грешки. Предлаганият от Бърнс „спирален двигател“ също би бил бездействащо задвижване, подобно на EM-Drive, и така би нарушил третия закон за движението на Нютон. Би било лесно просто да прекратите работата и да продължите, но бих искал да разгледам подробностите, защото това е интересна (макар и дефектна) идея.
Нека започнем с бездействащите устройства като цяло. Както този Helical Engine, така и EM-Drive преди него са „без реакция“, защото за разлика от традиционните ракети и тяги те не изхвърлят гориво. В основата им всички ракети са базирани на третия закон за движение на Нютон, който казва, че за всяка сила, която прилагате към вашата ракета, трябва да има еднаква противодействаща сила, приложена към нещо друго. За ракета това е някакво гориво. Изхвърлете горещ газ от задния край на вашата ракета с висока скорост и по третия закон на Нютон ракетата се движи напред. Лесна работа.
Проблемът с това е, че за да постигнете бързо ракетата си, трябва да носите куп гориво със себе си. Сатурн V, например, трябваше да изгори около 20 килограма гориво за всеки 1 килограм полезен товар, само за да стигне до Луната.
Нещата се влошават колкото по-далеч пътувате. Ако искате да изпратите сонда до най-близките звезди, ще ви трябват около 2000 килограма гориво за всеки килограм полезен товар и пътуването ви ще продължи 100 000 години. Така че е безопасно да се каже, че традиционните ракети няма да ни доведат до звездите.
Задвижването без реакция е различно. Той би осигурил тяга на вашата ракета, без да изхвърляте гориво задния край, така че нямате нужда от цялото това допълнително тегло. Всичко, от което се нуждаете, е захранване, което можете да получите от слънчеви панели или термоядрен реактор. Съотношението гориво към полезен товар би било основно 1 към 1. Единственият недостатък е, че бездействащите задвижвания нарушават третия закон на Нютон.
Сега може да спорите, че Айнщайн доказа Нютон грешно, което е вярно, но теорията на относителността на Айнщайн е съгласна с третия закон на Нютон. Както прави и квантовата теория. Ако бездействащите задвижвания работят, тогава три века физика не е наред.
Феновете на EM-Drive твърдят точно това. Според тях EM-Drive работи, така че третият закон на Нютон е погрешен. Период. Това, което прави този нов Helical Engine интересен е, че вместо просто да нарушава третия закон на Нютон, той се опитва да изиграе Нютон срещу себе си, използвайки релативистка маса.
Основната идея е да се движи маса напред и назад в ракета, като подскачане на топката напред-назад. Ако направихте това с нормална маса, когато топката удари предната част на ракетата, ракетата ще се придвижи малко напред, а когато топката удари задната част, ракетата ще се върне малко назад. С други думи, ракетата просто се клатушка напред и назад, когато топката отскача напред-назад.
Бърнс предлага да се направи това с частици в спирален ускорител на частици. И така, докато частиците се изкачват нагоре и надолу по спиралата, ракетата се движи по Третия закон на Нютон. Но Бърнс също така предлага ускоряването на частиците до близо светлинна скорост, тъй като те са в предната част на ракетата и забавянето им отзад. Относителността казва, че частиците, движещи се със скоростта на светлината, имат по-голяма маса от по-бавните частици, така че те са по-тежки в предната част на ракетата, отколкото в задната част.
Връщайки се към аналогията на топката, това би било така, сякаш топката ви магически набира маса, преди да удари предната част на ракетата, и губи маса, преди да удари отзад. Според законите на Нютон, това означава, че топката ще даде на ракетата по-голям тласък напред, отколкото назад, а ракетата ще се ускори напред.
Ако бихте могли да използвате магическа топка за промяна на масата, тази идея ще работи. Но относителността все още се подчинява на третия закон на Нютон, така че идеята не работи в реалния свят. Бърнс е прав, че в неговия документ има грешка, но това е фина.
Дизайнът му само ускорява кръговото движение на частиците, така че той приема, че скоростта им напред и назад по оста на ракетата трябва да остане постоянна. Но в относителността, когато масата на частиците се увеличава, скоростта им по оста ще се забави. Това се дължи на релативистките ефекти на дилатацията на времето и свиването на дължината. В резултат на това частиците дават ракетата еднакво натискане в двата края. Теориите на Айнщайн не ви позволяват да заобиколите Нютон.
Честно казано, Бърнс знаеше, че идеята му е отдалечена, затова го изложи там, за да го прегледат други. Това е науката. Ето защо си струва да се развълнувате малко, когато се предлагат идеи като тази. Повечето от тях ще се провалят, но някой ден просто може да проработи. В крайна сметка бихме могли да стигнем до звездите, но само ако сме готови да продължим да тестваме нови идеи.
Източник: Спирален двигател от Дейвид Бърнс
